caracterisation physico-chimique et enrichissement des minerais de

CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE ET ENRICHISSEMENT DES
MINERAIS DE FER : « CAS DU GISEMENT D’ANINI» WILAYA DE SETIFALGERIE.
CHAABIA Raouf.1, BOUNOUALA Mohamed.1
1. Laboratoire de Ressources Naturelles et Aménagement, Université Badji Mokhtar Annaba,
BP12, Annaba 23000 Algérie
Résumé :
Le but recherché dans ce travail est de tester les possibilités d’enrichissement du minerai de fer
d’Anini (wilaya de Sétif) en vue d’une meilleure gestion de ressources minérales et de répondre aux
normes des métallurgistes et des cimentiers. A cet effet, des échantillons représentatifs prélevés du site
de la mine à ciel ouvert ont été soumis à des analyses granulo-chimiques.
Les résultats obtenus par des techniques de caractérisation physico-chimiques montrent que ce
type de minerai de fer renferme principalement une gangue siliceuse argileuse. Les teneurs en fer et
en quartz sont variables de 44 à 55 % Fe et de 22 à 32 % SiO2.Quant au fer argileux, la teneur en fer
atteint parfois 60 % ce qui nécessite au préalable un lavage pour se débarrasser des fines d’argile.
Par ailleurs, des tests préliminaires
d’enrichissement du minerai de fer par séparation
magnétique à basse intensité ont donné des résultats très encourageants en concentré de fer et en
récupération.
Mots-Clés : Sétif, Minerai de fer Anini, Caractérisation minéralogique, Analyse granulométrique,
Enrichissement.
Abstract:
The aim in this work is to test the possibilities of enrichment of iron ore in Anini
(wilaya of Setif) for better management of mineral resources and meet the standards of
Metallurgical and cement. For this purpose, representative samples of the open pit site were
subjected to particle size analysis chemicals.
The results of physicochemical characterization technique show that this type of iron
ore contains mainly siliceous gangue clay. The iron and quartz vary from 44 to 55% Fe and
22 to 32% clay SiO2.concerning argillaceous iron, the content of iron reaches sometimes 60%,
which requires prior washing to get rid of fine to clay.
In addition, preliminary tests the enrichment of iron ore by magnetic separation at low
intensity yielded very encouraging results in iron concentrate and recovery.
Keywords: Setif, Iron Ore Anini, Mineralogical characterization, particle size analysis,
Enrichment.
Introduction
Le fer est le métal le plus abondant de la croûte terrestre. C’est aussi le métal le plus recherché
pour ses propriétés utilitaires, dont sa dureté, sa résistance et sa durabilité. Le minerai de fer
est consommé en quantité très importante dans la fabrication du fer et de l’acier et ses
applications sont diverses.
Afin d’assurer à l’avenir un degré d’autonomie plus important et de subvenir aux besoins de
l’entreprise nationale de sidérurgie (ArcelorMittal) d’El-Hadjar -Annaba en minerai de fer, le
gisement de Djebel Anini renferme des réservesimportantes en minerais hématitiques qui
seront enrichis au préalable pour répondre aux exigences des hauts fourneaux.
Problématique
Les techniques d’enrichissementdes minerais constituent l’un des principaux processus
miniers de mise en valeur des gisements à faible teneur en composant utile. En matière
d’étude de faisabilité, l’étude de cas, de minerai du fer de gisement de Djebel Anini qui
n’est pas destiné à la sidérurgie même que sa teneur en fer est importante, car le problème
majeur réside essentiellement dans le taux de silice qui très est élevée. Au cours de
l’analyse chimique effectuée sur des échantillons de différentes granulométries, on a
remarquéque la teneur en fer augmente quand celle du quartz diminue ou bien le contraire
par diminution du taux de fer. Donc, on doit rechercher une valeur optimale (Fe2O3,
SiO2) qui serait admissible en domaine de sidérurgie.
Situation géographique et géologique
Le secteur concerné en l’occurrence Djebel Anini est situé à 40 km au Nord Ouest de la
Wilaya de Sétif et à 9 km à l’Est Sud Est de la ville de Bougaâ (Fig.01). [MOUZAIA E. et
ATTAF M. (2010)]
Le massif de Djebel Anini fait partie des unités composant l’ensemble allochtone Sud
Sétifien. Celui-ci apparait en fenêtre tectonique, sous les dépôts de la nappe de Djemila
(Nappes bibaniques) suite aux mouvements de bombement et de surrection. [AOUZELLAG
M. (2010)]
Fig. 1.Carte de la situation géographique du secteur d’étude.(Google Map, sans échelle) [OUDJHANE
L. (1994)]
Matériels et méthodes
Prélèvement d'échantillon : analyse granulo-chimique et minéralogique du minerai
Le but de l’échantillonnage est d’obtenir un échantillon représentatif comportant les
caractéristiques physique et chimique de l’ensemble du site étudié.
Pour ce faire des échantillons de fer sont prélevés de l’opération de concassage avec une
granulométrie (0 -250mm) dont le poids est de 10 kg.
L’analyse granulométrique du minerai effectuée sur une tamiseuse Rotapa permis de
d’une part déterminer les % poids respectifs des différentes fractions granulométriques
constituant l’échantillon et d’autre part est de chercher une maille de libération optimale
des minéraux ferrifères par rapport à la gangue siliceuse.Ensuite, chaque fraction a été
soumise à des observations sous microscope optique pour identifier les minéraux
composant ce type de minerai.
Résultats et discussion
Caractérisation granulométrique
Tab. 1. Résultats d’analyse granulométrique du minerai concassé à 4 mm.
Tranches
granulométrique
(µm)
>4
-4+2
-2+1
-1+0,5
-0,5+0,25
-0,25+0,125
-0,125+0,063
-0,063+0,045
<0,045
Poids
Poids
Refus
Teneur en Fet
(g)
100.86
163.57
86.30
61.32
41.92
24.68
13.26
3.75
4.34
500
(%)
20.17
32.71
17.27
12.26
8.38
4.94
2.65
0.75
0.87
100
(%)
20.17
52.88
70.15
82.41
90.79
95.73
98.38
99.13
100
(%)
62.01
59.26
51.66
46.98
46.74
47.55
47.02
45.43
51.38
-
-
Fig. 2.Résultats de l’analyse granulométrique des miner de fer.
Les résultats obtenus par analyse granulométrique (fig. 2, tab. 1) montrent que le minerai
d’Anini est d’une dureté élevée, les fractions les plus pondéreuses se situent entre -1 + 4 mm
et occupent environ 82 %. Aussi, on remarque que la fraction – 4 + 2 mm est la plus
représentative car elle offre un rendement en poids de 33 % et une teneur en fer total de 59,36
%. De cette analyse granulo-chimique, on remarque que la teneur en fer diminue quand la
granulométrie du minerai est de plus en plus fine et atteint une valeur en fer de 45 % au
niveau de la fraction inférieure à 63 µm. Donc, on remarque un écart important entre la
première et la dernière tranche est qui de l’ordre de 17 %. Ainsi, on en déduit le minerai de fer
d’Anini possède une maille de libération grossière située aux environs de 4 mm.
Fig. 3. Teneurs du Fe en fonction des rendements poids.
Caractérisation chimique des oxydes minéraux d’Anini
Les différentes fractions granulométriques analysées par fluorescence X, les résultats obtenus
sont regroupés dans le tab. 2 :
Tab. 2. Résultats de l’analyse chimique du minerai de fer de Djebel Anini
d(mm)
Initiale
>4
-4+2
-2+1
-1+0,5
-0,5+0,25
-0,25+0,125
-0,125+0,063
-0,063+0,045
<0,045
Fe2O3
SiO2
Al2O3
CaO
K2O
MgO
TiO2
RuO2
CuO
ZnO
MnO
P2O5
SO3
55.98
25.94
12.22
1.57
0.82
0.62
0.45
0.29
-
0.21
0.13
0.13
-
62.01
22.77
9.97
1.30
0.63
0.49
0.34
0.31
-
0.21
0.09
0.11
-
59.26
24.00
10.64
1.49
0.66
0.74
0.48
0.27
0.11
0.24
0.13
0.12
0.12
51.66
28.58
13.68
1.57
0.92
0.69
0.45
0.27
-
0.21
0.16
0.16
-
46.98
29.72
13.35
1.71
0.93
1.10
3.42
-
0.09
0.22
0.54
0.12
0.31
46.74
31.51
14.49
1.53
0.92
0.83
1.41
-
0.05
0.22
0.25
0.15
0.22
47.55
30.07
13.72
1.79
0.94
1.10
2.04
0.27
0.05
0.21
0.38
0.15
0.30
47.02
32.42
13.48
1.59
0.97
0.85
0.96
0.34
0.05
0.21
0.23
0.16
0.38
45.43
32.17
11.20
1.80
0.90
0.82
4.11
0.30
0.09
0.18
0.77
0.12
51.38
29.63
10.78
1.92
0.77
0.62
1.53
0.27
-
0.21
0.30
0.15
0.40
D’après les résultats de la composition chimique donnée dans le tableau2, on remarque la
présence excessive du % SiO2et qui atteint parfois les 32 %, de même pour le cas deAl2O3, le
rapport (Fe2O3/SiO2) est faible en raison d’un taux élevé de silice ce qui défavorise
l’utilisation du minerai dans l’industrie sidérurgique. A cet effet, il est intéressant de mettre
en valeur ce type de minerai en vue d’un enrichissement préliminaire par des procédés
minéralurgiques basés sur la différence des propriétés spécifiques des minéraux et de la
gangue. Pour le cas de ce minerai on préconise d’une part un procédé de débourbage pour se
débarrasser des boues argileuses suivie d’une séparation magnétique pour séparer les
minéraux ferrifères de ceux du quartz.
Caractérisationminéralogique du minerai
Des échantillons de minerai soumis à des observations sous microscopie optique à lumière
réfléchie ont montré la présence des minéraux principaux suivants [ABID .M et ZERMANE
.E. (2012)]:
- Hématite : Elle se présente sous forme mamelonnée, parfois en rubanement avec la
goethite, de couleur blanc à blanc gris, avec pouvoir réflecteur faible.
Le minéral est
anisotrope dans des teintes verdâtres (Fig .4).
- Goethite: Elle est Marquée par sa forme caractéristique collomorphe, parfois la goethite
présente la texture squelettique, de couleur blanc grisâtre, d’un pouvoir réflecteur assez faible.
En lumière polarisée, l’anisotropie est nette dans des teintes bleuâtres. Elle se trouve souvent
en association avec l’hématite (Fig .5).
- La calcite : C’est la plus abondant elle est présenté souvent en plage étendue de couleur
grise avec pouvoir réflecteur faible. Le minéral est anisotrope dans la teinte blanc jaunâtre.
Les réflexions internes sont nulles (Fig .6).
- La barytine: Elle se présenté sous forme de plage étendue de couleur grise allant a marron,
de pouvoir réflecteur assez faible. Le minéral est anisotrope dans des teintes blanc à blanc
gris, elle présente des structures en arrachements triangulaires en LN (Fig .7).
Fig. 4. Hématite entour un cristal de Barytine
(LN)
Fig. 5. Goethite à structure Collomorphe (LN)
0.2 mm
Fig. 6.Calcite associe avec l’hématite (LP).
L'analyse par DRX
Fig. 07. Barytine a formes des arrachements
triangulaires (LN).
permet de confirmer la matrice minéralogique de ce type de ce
mineraiidentifiéepar microscopie optique et de préciser la nature des minéraux. Pour cela,
d’autres échantillons représentatifs ont été soumis à la DRX, les analyses de ces derniers ont
été effectuées au niveau du laboratoire d’analyses et de caractérisation de l’Université A. Mira
de Béjaia.
Fig. 8. diffractogramme d’un échantillon du minerai d’Anini
La diffraction des rayons X a pour but une caractérisation minéralogique qualitative
des espèces minérales présentes dans l’échantillon étudié, les résultats obtenus
sont
représentés sur le spectre illustré dans la Fig.8. Cependant, on remarque que la phase
minérale majoritairement observée est le Quartz –hématite et quelques inclusions de
calcite étaient présentes dans cette matrice.
Conclusion
Compte tenu de tout ce qui vient d’être réalisé on déduit que la satisfaction économique dans
n’importe quel secteur minier nécessite une caractérisation propre au minerai envisagé, pour
l’étude de cas du minerai de fer d’Anini, les concluions ont été tirées comme suit :
- la caractérisation minéralogique et chimique confirme que la nature de minerai étudié est
très complexe et ce, suite à la diversité des minéraux ferrifères et des minéraux de quartz et
d’argile ce qui rend leur séparation délicate ;
- l’analyse granulo-chimique d’un échantillon montre que le bilan matièredu minerai de fer
est encourageant (rendement, teneur fer), une teneur maximale atteignant l’ordre de 60 % Fe ;
- d’après ces analyses de caractérisation, on préconise que ce type de minerai pourra faire
l’objet d’un enrichissement préalable afin qu’il réponde aux exigences des consommateurs
métallurgistes, les procédés probables à être utilisés pour ce minerai sont ceux de la
classification gravimétrique et de la séparation magnétique.
Bibliographie consultée
ABID .M et ZERMANE .E. (2012) Étude Gîtologique des minéralisations ferrifères du massif
d’Anini (Aïn Roua) W. de Sétif, Mémoire d’ingénieur. . Uni. Mentouri -Constantine
AOUZELLAG M. (2010) Rapport final sur les travaux de prospection réalisés pour la
détermination des potentialités du gisement de fer de djebel Anini.
MOUZAIA E. et ATTAF M. (2010) Contribution a l'étude gitologique de la minéralisation
Ferrifère de Djebel Anini (Ain roua), Sétif. Mémoire d’ingéniorat d’état. USTHB (Alger).
OUDJHANE L. (1994) Rapport final de prospection dugisement de fer du Djebel Anini
(FerPhos).